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1、肿瘤上皮间质转化 及其调控因素,病理教研室 施 琳,上皮细胞是一种有粘聚性的细胞，组成上皮组织，覆盖在机体表面和多个器官管腔内表面。鳞癌、腺癌、移形上皮癌等上皮来源的恶性肿瘤归属此范畴。 上皮细胞的特征：细胞之间有紧密连接，细胞与基底膜的附着有极性。具有相对稳定和不可移动性。,间质细胞是间质及结缔组织的主要组成成分，分散存在于细胞外基质中。 间质细胞的特征：结构松散，细胞相对没有极性，,两类细胞形态学差异 由于各自的基因/蛋白表达差异,上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),在胚胎形成和组织修复再生、器官纤维化等方面起着关键作用。,EMT概
2、念的提出,1982年, Greenburg等发现晶状体上皮细胞可在三维胶原凝胶培养中形成伪足并转化为间质细胞样形态, 首次提出了EMT概念。 Greenburg,et al. J Cell Biol,1982,95,333-339,目前研究发现EMT是肿瘤转移的“第一步”，其与肿瘤的发生、发展有关，癌细胞发生EMT后能获得更强侵袭和转移能力，还对肿瘤细胞的耐药性产生影响。,肿瘤EMT现象的实质,具有上皮来源特征性的肿瘤细胞, 通过EMT获得间质细胞样的高迁移运动、侵袭浸润能力,EMT现象判定的4个标准,第一届关于EMT的瑞士Boden国际会议提出： 细胞极性的丧失 出现纺锤形样等成纤维样的细胞
3、形态 出现板状/丝状伪足 侵袭运动性增强,形态学变化特征,分子标志物变化,E-粘附蛋白（E-cadherin）,横跨细胞膜，其胞外部分使得相邻的细胞之间紧密相互结合，胞内部分与-联蛋白、-联蛋白以及-肌动蛋白形成数种复合物，使得细胞间有着强大的物理性连接，是维持上皮细胞特性的重要分子。 表达降低或丢失是EMT最重要的标志性变化。当丢失后， -联蛋白转位到细胞核内，与LEF(一种转录因子，淋巴增强结合因子）结合调控转录。,N-钙粘蛋白（N-cadherin）,神经细胞粘着分子是脊椎动物中最主要的不依赖于钙离子的细胞粘连分子，在正常上皮细胞基本无表达或很少有表达 间质细胞来源的骨架蛋白之一， 介导
4、成纤维细胞的移动。,波形蛋白（Vimentin） ,细胞骨架蛋白之一，特异性的分布于间质细胞中，在上皮细胞中不表达， 表达异常增多导致细胞骨架蛋白发生变化，使得上皮源性细胞具有成纤维细胞样特性，更易于迁移游动。,分子标志物变化特征,下调上皮细胞粘附相关分子，上调间质细胞特征相关分子及表达各种ECM相关蛋白。 细胞间粘附丧失，破坏基底膜和ECM及细胞骨架的重建导致细胞迁移和运动能力增强。,EMT调控因素研究进展,microRNA 非可控性炎症 肿瘤干细胞 肿瘤相关巨噬细胞,MicroRNAs与EMT,MicroRNAs(miRNAs)是近年来发现的一类长度为19-25 个核苷酸的非编码小分子RN
5、A，由具有发夹结构的、约70-90 个碱基大小的单链RNA前体经过Dicer 酶加工生成, 具有基因转录后调控作用。它主要通过与靶基因mRNA 3非翻译区(3 untranslation region, 3 UTR)的完全或不完全配对，降解靶基因的mRNA 或抑制其翻译，从而参与调控个体发育、细胞凋亡、增殖及分化等生命活动。 近年来，miRNAs 已经迅速发展为肿瘤等疾病潜在的重要分子标志物, 发挥着类似于癌基因或肿瘤抑制基因的功能。,作用方式与匹配程度有关： 如果miRNA与靶mRNA匹配完全，则该复合体降解mRNA 若两者序列部分匹配，尤其是miRNA的5端2-8个被称为种子序列(seed
6、 sequence)的核苷酸与靶mRNA完全匹配，则通过抑制靶mRNA的翻译来沉默特定基因。,与EMT负相关的microRNA(抑制),microRNA-200c表达在乳腺癌中与E-Cad的表达呈负相关(2007年首次发现), 影响胰腺癌多种上皮标记物表达调控EMT microRNA-429通过调控EMT,降低卵巢癌的侵袭和转移 microRNA-23b, microRNA-29c, microRNA-203抑制肿瘤EMT,与EMT正相关的microRNA(促进),microRNA-9能增加EMT中间质来源标记物的表达,下调上皮标记物E-cad microRNA-31通过抑制TIAM1增强结肠
7、癌的侵袭和迁移能力 microRNA-155参与到TGF-诱导的EMT中 过表达microRNA-194的肝癌细胞系其侵袭性明显降低,microRNA与耐药,microRNA-200c下调提示卵巢癌患者化疗敏感性极低, 预后更差, 术后生存期短 耐药的乳腺癌患者microRNA-448表达下调,寻找肿瘤EMT相关的microRNA分子,非可控性炎症与EMT,早在1893年, Virchow提出炎症与肿瘤相联系的假说（“肿瘤起源于慢性炎症” ） 近20年的研究证实慢性炎症参与肿瘤的启动、增殖、凋亡、侵袭和转移,在一般情况下,当致炎因素如感染或组织损伤消除后,炎症反应随即终结, 之后转变成为一种高
8、度活跃、精细调控的平衡状态，这种炎症称之为“可控性炎症” 在某些不确定因素的存在下，如持续的或低强度的刺激，靶组织处于长期或过度反应时，炎症无法从抗感染、组织损伤模式下转变成为平衡稳定的状态，导致炎症反应的持续进行，表现为“非可控性炎症”状态。,非可控性炎症与肿瘤密切相关,肿瘤是永不痊愈的创伤 炎症是肿瘤的十大特征之一 自给自足生长信号（Self-Sufficiency in Growth Signals）；抗生长信号的不敏感（Insensitivity to Antigrowth Signals）；抵抗细胞死亡(Resisting Cell Death)；潜力无限的复制能力(Limitles
9、s Replicative Potential)；持续的血管生成(Sustained Angiogenesis)；组织浸润和转移(Tissue Invasion and Metastasis)；避免免疫摧毁(Avoiding Immune Destruction)；促进肿瘤的炎症（Tumor Promotion Inflammation）； 细胞能量异常（Deregulating Cellular Energetics）；基因组不稳定和突变（Genome Instability and Mutation）,15-20%的肿瘤归因于慢性感染，Hp感染与胃癌相关，乙型和丙型肝炎病毒引起肝细胞性肝癌
10、，HPV引起宫颈癌，慢性胰腺炎与胰腺癌，炎症性肠病与直肠癌，前列腺炎与前列腺癌。 所有的肿瘤动物模型和人类的肿瘤病灶中常见各种细胞因子，化学因子和炎细胞。 诱导肿瘤的启动，促进肿瘤细胞增殖和肿瘤血管的形成，抵抗肿瘤细胞的衰老及凋亡。,在非可控炎症状态下，炎症因子TGF-、TNF-、IL-1、IL-6持续上调，激活NF-B和STAT3等信号通路，下调E-cad，诱导间质标记物和MMPs的表达，诱导EMT的发生 NF-B是炎症信号通路的分子开关，也是沟通非可控性炎症与EMT之间的“桥梁”，激活EMT相关的转录因子如slug、Twist，Zeb，诱导MMP-2，9的表达，促进基底膜的降解，从而诱导和
11、促进EMT发生,炎症与EMT：正反馈,发生EMT的肿瘤能表达化学因子受体如CCR4、CCR7、CCR9、CCR10、CXCR4及其配体CXCR12，这些化学因子介导肿瘤细胞的粘附、运动以及远处转移 EMT过程可直接刺激促炎因子的产生，如Snail上调COX-2、IL-2、6、8,非可控性炎症参与了EMT的启动和维持，而EMT过程增强肿瘤细胞侵袭和转移的能力，同时反馈性促进肿瘤微环境形成，以维持非可控性炎症状态。,肿瘤干细胞与EMT,EMT不仅赋予肿瘤细胞迁移和侵袭特征，还使肿瘤细胞具有干细胞的特性，促进肿瘤干细胞（cancer stem cells，CSCs）的产生。 发生EMT的肿瘤表达干细
12、胞标记物，分离出的干细胞也表达EMT标志物，EMT与CSCs存在直接的联系。,干细胞的特性： 无限增殖及天然抗凋亡能力 多向分化 高端粒酶活性 高致瘤性 对放化疗不敏感 干细胞的标记物,EMT与CSCs联合促进肿瘤进展,结肠癌组织中分离出表达CD44和CD166的肿瘤干细胞肿瘤细胞具有放化疗抗性，致瘤性增加，同时Snail表达增加并激活EMT 结肠癌模型，侵袭宿主发生EMT的肿瘤细胞具有干细胞样特性。 涉及多个信号传导通路、蛋白分子和MicroRNA： Wnt/-catenin Hedgehog Notch,肿瘤相关巨噬细胞与EMT,肿瘤转移时患者死亡的主要原因 早在1889年,Paget提出
13、肿瘤转移“种子与土壤”假说:器官微环境（“土壤”）可影响特定肿瘤细胞（“种子”）的种植、侵袭、存活、生长。 结肠癌易转移到肝脏，肺癌易转移到骨、肾上腺和脑，前列腺癌易转移到骨。 肿瘤的炎症微环境是肿瘤的十大特性之一 肿瘤相关巨噬细胞是一种微环境的重要组成部分，占到50% EMT是肿瘤发生转移的第一步 TAM促进肿瘤的侵袭和转移,TAM来源于骨髓CD34+骨髓干细胞, 趋化因子（CCL2、CCL5）、VEGF、TGF-、集落刺激因子（M-CSF、GM-CSF)募集至肿瘤微环境中，在M-CSF、IL-6、IL-10作用下，单核细胞分化为成熟的巨噬细胞。,TAM与肿瘤的侵袭和转移,TAM分泌TNF-、IL-6、IL-1作用于NF- B、AKT和Wnt信号通路促进EMT; 分泌EGF、TGF-1、VEGF及IL-4活化PI3K-AKT通路，直接下调E-cad、上调Vimentin促进肿瘤细胞表型改变。 TAM分泌MMP-2，9和uPA降解基质，为肿瘤细胞的侵袭迁移开辟空间。 TAM分泌VEGF、MMP-9、IL-8促进血管新生，为肿瘤细胞转移提供途径。,肿瘤不仅是肿瘤细胞的聚集，还是肿瘤细胞与周围的肿瘤相关成纤维细胞、内皮细胞、各种免疫炎症细胞、各种生长因子、基质及血管等共同形成的一个微生态环境，这些细胞间的相互作用是研究肿瘤生长、转移及耐药的关键。,